[发明专利]用于在网络上传输并发数据流的系统

说明书

技术领域

本发明涉及芯片上的网络，具体涉及负责在网络中传输数据流的路由器级调度系统。

背景技术

有许多流量调度算法试图提高网络带宽利用和服务质量。在通信网络的情况下，由Cruz(“A Calculus for Network Delay”,Part I:Network Elements in Isolation and part II:Network Analysis,RL Cruz,IEEE Transactions on Information Theory,vol.37,No.1January1991)和Stiliadis(“Latency-Rate Servers:A General Model for Analysis of Traffic Scheduling Algorithms”,Dimitrios Stiliadis等人,IEEE/ACM TRANSACTIONS ON NETWORKING,VOL.6,NO.51998年10月)开始的工作建立了涉及服务速率的概念、最差情况下共享通信信道时延以及网络单元中存储资源利用率的理论。

该理论起到了不同流量管理系统的基础的作用。路由器级最常使用的方法是由Andrew Tannenbaum在《计算机网络(第四版)》(“Computer Networks(4th Edition)”)法语版第441页描述的加权公平排队算法(weighted fair queuing method)。Andrew Tannenbaum在《计算机网络(第四版)》(“Computer Networks(4th Edition)”)法语版第434页描述了使用漏桶机制注入(inject)流量的备选方案，其更适合于芯片上的网络。

在每种情况下，这都会将网络链路上的平均流ρi分配给“会话”Si。

每个数据传输会话Si(i＝1,2,...n)均被分配缓冲区或队列以实例信道、连接或流。这些队列的内容以标称链接速度r在网络链路L上按顺序传输。

流调节器操作每个队列以限制相应会话S_i的平均速率使其值ρ_i≤r。该速率ρ_i通常被选择以使其和小于或等于r。

为在整体上理解该操作，可以想象并行进入网络的队列中的内容分别以速率ρ_i被清空。事实上，队列被按顺序查询，而流管理通过以较低的频次对与较低比特率相关的队列执行查询，以谋求在多个查询周期中达到平均化的效果。

在这些条件下，Stiliadis等人证明了对于特定类型的调度算法，读取队列中包的第一词与在链路L上发送包中最后一词之间的时延是有界的。在加权公平队列(WFQ)的情况下，该时延的边界为Sp_i/ρ_i+Sp_max/r，其中Sp_i为会话i中最大包的尺寸，而Sp_max为运行中的会话中最大包的尺寸。

该时延成分不受队列的尺寸的影响。目前众所周知的是，在共享链路上使用多重队列来作为多重流信道的系统中，队列的尺寸会在队列中写入数据至读取同一数据以在网络中传输之间引入另一个时延成分。

发明内容

多数据流传输系统有降低从队列中数据到达至该数据通过网络被发送之间总时延的需求。

该需求有可能被一种在网络上传输并发数据流的系统所解决，该系统包括存储器，其含有数据流中的数据；多个队列，其被分别分配给数据流，并被组织起来接收数据作为原子传输单元(或不可分割的传输单元，atomic transmission units)；流调节器，被配置为按顺序查询队列，并且如果被查询的队列中包含完整的传输单元，就在网络上以该网络的标称流速率传送该单元；定序器，被配置用于以循环的方式查询队列并且当被查询的队列填充水平低于所有队列共同阈值时启用数据请求信号，所述阈值大于最大的传输单元的尺寸；和直接存储器访问电路，被配置为接收数据请求信号并且以系统的标称速率从存储器传输数据至相应的队列直至到达共同阈值来对其进行响应。